Электроэрозионная обработка металлов: режимы, методы, технология

В настоящее время широкое развитие получили 3 типа электроэрозионной обработки:

  1. Вырезание проволокой
  2. Прошивка электродом
  3. Сверление тонких глубоких отверстий

Все эти операции показаны ниже на видео.

Видео 1а. Вырезание лопатки для испытания на прочность.

Электроэрозионная обработка металлов: режимы, методы, технологияЭлектроэрозионная обработка металлов: режимы, методы, технология Фото 1. Лопатка, вырезанная на проволочном станке, для проведения испытаний на прочность.

Видео 1б. Вырезание восьмигранника для измерения точности проволочно — вырезного станка  

DK 7732 в г.Тольятти. Точность станка оказалась 7 мкм, при паспортной 12. Отчет, согласованный с Заказчиком здесь.

Электроэрозионная обработка металлов: режимы, методы, технология Надпись на части кольца подшипника. Вырезано проволокой 0,18 мм. Фото повернуто.

Видео 2. Прошивка матрицы медным электродом. Электроэрозионная обработка металлов: режимы, методы, технологияЭлектроэрозионная обработка металлов: режимы, методы, технология

Видео 3. Прошивка электродом диаметром 1 мм.

Можно легко сверлить под углом. Смотрите пример когда сверление производилось под углом 16 градусов

Электроэрозионная обработка металлов: режимы, методы, технология

Смотрите еще примеры изделий, полученных электроэрозионной обработкой.

Электроэрозионная обработка основана на вырывании частиц материала с поверхности импульсом электрического разряда. Если задано напряжение (расстояние) между электродами, погруженными в жидкий диэлектрик, то при их сближении (увеличении напряжения) происходит пробой диэлектрика — возникает электрический разряд, в канале которого образуется плазма с высокой температурой.

Так как длительность используемых в данном методе обработки электрических импульсов не превышает 10—2сек, выделяющееся тепло не успевает распространиться в глубь материала и даже незначительной энергии оказывается достаточно, чтобы разогреть, расплавить и испарить небольшое количество вещества.

Кроме того, давление, развиваемое частицами плазмы при ударе об электрод, способствует выбросу (эрозии) не только расплавленного, но и просто разогретого вещества. Поскольку электрический пробой, как правило, происходит по кратчайшему пути, то прежде всего разрушаются наиболее близко расположенные участки электродов.

Таким образом, при приближении одного электрода заданной формы (инструмента) к другому (заготовке) поверхность последнего примет форму поверхности первого (рис. 1). Производительность процесса, качество получаемой поверхности в основном определяются параметрами электрических импульсов — их длительностью, частотой следования, энергией в импульсе.

Электроэрозионный метод обработки объединил электроискровой и электроимпульсный методы.

Электроэрозионная обработка металлов: режимы, методы, технология

Электроэрозионные методы особенно эффективны при обработке твёрдых материалов и сложных фасонных изделий. При обработке твёрдых материалов механическими способами большое значение приобретает износ инструмента.

Преимущество электроэрозионных методов, как и вообще всех электрофизических и электрохимических методы обработки, состоит в том, что для изготовления инструмента используются более дешёвые, легко обрабатываемые материалы.

Часто при этом износ инструментов незначителен.

Например, при изготовлении некоторых типов штампов механическими способами более 50% технологической стоимости обработки составляет стоимость используемого инструмента. При обработке этих же штампов электроэрозионными методами стоимость инструмента не превышает 3,5%.

Условно технологические приёмы электроэрозионной обработки можно разделить на прошивание и копирование. Прошиванием удаётся получать отверстия диаметром менее 0,3 мм,что невозможно сделать механическими методами. В этом случае инструментом служит тонкая проволочка.

Этот приём на 20—70% сократил затраты на изготовление отверстий в фильерах, в том числе алмазных. Более того, электроэрозионные методы позволяют изготовлять спиральные отверстия. При копировании получила распространение обработка ленточным электродом.

Лента, перематываясь с катушки на катушку, огибает копир, повторяющий форму зуба. На грубых режимах лента «прорезает» заготовку на требуемую глубину, после чего вращением заготовки щель расширяется на нужную ширину. Более распространена обработка проволочным электродом, то есть лента заменяется проволокой.

Этим способом, например, можно получать из единого куска материала одновременно пуансон и матрицу штампа, причём их соответствие практически идеально.

Разрушение поверхностных слоев материала под влиянием внешнего воздействия электрических разрядов называется электрической эрозией. На этом явлении основан принцип электроэрозионной обработки.

Электроэрозионная обработка заключается в изменении формы, размеров, шероховатости и свойств поверхности заготовки под воздействием электрических разрядов в результате электрической эрозии.

Под воздействием высоких температур в зоне разряда происходят нагрев, расплавление, и частичное испарение металла. Для получения высоких температур в зоне разряда необходима большая концентрация энергии.

Для достижения этой цели используется генератор импульсов.

Процесс электроэрозионной обработки происходит в рабочей жидкости, которая заполняет пространство между электродами; при этом один из электродов — заготовка, а другой — электрод-инструмент.

Под действием сил, возникающих в канале разряда, жидкий и парообразный материал выбрасывается из зоны разряда в рабочую жидкость, окружающую его, и застывает в ней с образованием отдельных частиц.

В месте действия импульса тока на поверхности электродов появляются лунки.

Таким образом осуществляется электрическая эрозия токопроводящего материала, показанная на примере действия одного импульса тока, и образование одной эрозионной лунки.

Материалы, из которых изготавливается электрод-инструмент, должны иметь высокую эрозионную стойкость. Наилучшие показатели в отношении эрозионной стойкости электродов-инструментов и обеспечения стабильности протекания электроэрозионного процесса имеют медь, латунь, вольфрам, алюминий, графит и графитовые материалы.

Общая характеристика процесса электроэрозионной обработки

Типовой технологический процесс электроэрозионной обработки на копировально-прошивочных станках заключается в следующем:

  • Заготовку фиксируют и жестко крепят на столе станка или в приспособлении. Тяжелые установки (весом выше 100 кг) устанавливают без крепления. Устанавливают и крепят в электродержателе электрод-инструмент. Положение электрода-инструмента относительно обрабатываемой заготовки выверяют по установочным рискам с помощью микроскопа или по базовым штифтам. Затем ванну стакана поднимают и заполняют рабочей жидкостью выше поверхности обрабатываемой заготовки.
  • Устанавливают требуемый электрический режим обработки на генераторе импульсов, настраивают глубинометр и регулятор подачи. В случае необходимости включают вибратор и подкачку рабочей жидкости.
  • В целях повышения производительности и обеспечения заданной шероховатости поверхности обработку производят в три перехода: предварительный режим — черновым электродом-инструментом и окончательный — чистовым и доводочным.4.1 Типовые операции электроэрозионной обработки

Прошивание отверстий

При электроэрозионной обработке прошивают отверстия на глубину до 20 диаметров с использованием стержневого электрода-инструмента и до 40 диаметров — трубчатого электрода-инструмента.

Глубина прошиваемого отверстия может быть значительно увеличена, если вращать электрод-инструмент, или обрабатываемую поверхность, или и то и другое с одновременной прокачкой рабочей жидкости через электрод-инструмент или с отсосом ее из зоны обработки.

Скорость электроэрозионного прошивания достигает 2-4 мм/мин.

Маркирование

Маркирование выполняется нанесением на изделие цифр, букв, фирменных знаков и др. Электроэрозионное маркирование обеспечивает высокое качество, не вызывает деформации металла и не создает зоны концентрации внутреннего напряжения, которое возникает при маркировании ударными клеймами. Глубина нанесения знаков может колебаться в пределах от 0,1 до 1 мм.

Операция может выполняться одним электродом-инструментом и по многоэлектродной схеме. Изготавливаются электроды-инструменты из графита, меди, латуни, алюминия.

Производительность составляет около 3-8 мм/с. Глубина знаков зависит от скорости движения электрода. При скорости движения электрода более 6 мм/с четкость знаков ухудшается. В среднем на знак высотой 5 мм затрачивается около 4.

Вырезание

В основном производстве электроэрозионное вырезание применяют при изготовлении деталей электро-вакуумной и электронной техники, ювелирных изделий и т.д. в инструментальном производстве, при изготовлении матриц, пуансонов, пуансонодержателей и других деталей, а также вырубных штампов, копиров, шаблонов, цанг, лекал, фасонных резцов и др.

Шлифование

  • Процесс электроэрозионного шлифования применяют для чистовой обработки труднообрабатываемых материалов, магнитных и твердых сплавов.
  • Отклонение размеров профиля после электроэрозионного шлифования находится в пределах от 0,005 до 0,05 мм, шероховатость Ra = 2,50,25, производительность — 260 мм2/мин.
  • С появлением электрических способов обработки оказалось в принципе возможным осуществление методами электротехнологии всего комплекса операций, необходимых для превращения заго­товки в готовую деталь, включая и ее термическую обработку.

Источник: https://erozia-stanki.ru/teoriya/tekhnologiya-lektro-rozionnoy-obrabotki/

Высокие технологии

Главная страница » Электроэрозионная обработка


Электроэрозионная обработка

Электроэрозионная обработка (ЭЭО) заключается в изменении формы, размеров, шероховатости и свойств поверхности электропроводной заготовки под действием электрических разрядов между заготовкой и электродом-инструментом.

ЭЭО относится к электрофизическим методам обработки. Ее технология придумана супружеской парой российских ученых Лазаренко еще в 50-х годах двадцатого века. Но нынешнее использование она обрела только в семидесятых.

ЭЭО дает возможность изготавливать предметы, которые невозможно получить с помощью традиционного механического метода обработки металлов. Можно создать глубокие пазы, делать изделия с малыми внутренними радиусами, выполнять точную штамповую оснастку и многие другие виды работ.
 

Суть процесса электроэрозионной обработки

Два электрода, одним из которых является электрод-инструмент (1), а вторым само металлическое изделие (2) помещаются в жидкость с низкой диэлектрической проницаемостью и соединяются с генератором электрических импульсов. Электроды имеют разную полярность.

Электроэрозионная обработка металлов: режимы, методы, технология

Так между двумя электродами образуется электрическое поле, причем напряженность этого поля зависит от расстояния между самими электродами. При приближении электрода-инструмента к электроду-заготовке напряженность возрастает, и как только электроды сблизятся до определенной малой величины (5…100 мкм) произойдет пробой диэлектрической жидкости. Жидкость нагреется до высоких температур и образуется газовый пузырь из паров жидкости. Возникший разряд электрического тока протекает как раз уже в газовой среде пузыря, под действием этого разряда и происходит нагревание и расплавление участка заготовки, Расплавленный маленький участок материала охлаждается и застывает в виде «шариков» диаметром 0,005…0,01 мм в диэлектрической жидкости, опускается на дно ванны или удаляется потоком жидкости, а на обрабатываемой поверхности образуется лунка. В виду локального нагрева электродов до высоких температур, ЭЭО называют обработкой, основанной на тепловом действии электрического тока.

Такие разряды происходят периодически, импульсно. Частота импульсов и их длительность играют важную роль на достижение качества обрабатываемой детали. Например, чем меньше длительность импульса, тем меньше шероховатость поверхности.

Движение инструмента вызывает дальнейшие разряды один за другим, при этом разряд всегда происходит между ближайшими точками электродов. Даже на гладких поверхностях имеются микронеровности, и при сближении электродов всегда найдутся две близкорасположенные друг к другу точки электродов, между ними и происходит разряд.

Таким образом процесс ЭЭО состоит из двух этапов: сначала происходит электрический пробой диэлектрической жидкости, а затем устанавливается дуговой разряд.

Процесс ЭЭО основан на электрической эрозии, т.е. разрушении верхнего слоя поверхности детали от воздействия электрических разрядов. Когда-то этот процесс считался только как отрицательный, но с применением его в качестве размерной обработки материалов, он приобрел и положительный эффект.

Читайте также:  Красная черта на шкале манометра: назначение, требование, правила нанесения

Процесс электроэрозионной обработки происходит до тех пор, пока не будет выбран весь материал или не будут достигнуты нужные размеры детали. Заготовка постепенно будет принимать форму инструмента.

В качестве диэлектрической жидкости выступают ликвидные смеси, такие как: керосин, спиртовые растворы, маслянистые жидкости, вода и т.д.

В представленной схеме заготовка имеет положительный полюс и она является анодом, а инструмент отрицательный полюс, он является катодом.

От воздействия разрядов происходит разрушение обоих электродов и какой электрод будет разрушаться больше зависит от многих факторов — полярного эффекта, а также материала электродов и т.д.

Повышение эрозии одного электрода относительно другого электрода и есть полярный эффект.

Прямой полярностью называют такое подключение полюсов к электродам, которое вызывает большую эрозию обрабатываемого электрода-заготовки. Соответственно, когда эрозия электрода-инструмента больше, чем электрода-заготовки подключение называют обратной полярностью.

Учитывая это, электрод-инструмент необходимо изготавливать из материалов стойких к электрической эрозии, таких как латунь, медь, графит, вольфрам и т.д.
 

  • Виды электроэрозионной обработки
  • Выделяют 4 вида электроэрозионной обработки:
  • — Электроискровая
  • — Электроимпульсная
  • — Анодно-механическая
  • — Электроконтактная
  • Данные виды ЭЭО используются для проведения размерной обработки изделия, а также два из них электроискровая и электроимпульсная обработки могут использоваться еще и для упрочнения или покрытия поверхности.
  • По методам подвода энергии ЭЭО разделяют на три группы:

— Через контакт. К этой группе относится электромеханический способ.

— Через канал разряда. Электроискровой и электроимпульсный способы.

— Комбинированный контактно-дуговой. Электроконтактный и Анодно-механический способ.

Также выделяют и следующие виды ЭЭО:

— Электроэрозионная комбинированная. Ее суть заключается в том, что она выполняется в одно время с остальными видами работы над металлом.

— Комбинированная электро-химическая. Осуществляется одновременно с электрическим и химическим расщеплением структуры материала детали в электролите.

— Электроэрозионная абразивная. Суть лежит в разрушении металлической заготовки с помощью абразивной обработки.

Электроискровая и электроимпульсная обработки отличаются друг от друга устройством генератора импульсов, формой импульса, полярностью электродов и т.д. А электроконтактная, анодно-механическая обработки отличаются родом тока и рабочей средой.

  1. Но суть всех этих видов остается одной, а именно — удаление металла в результате термического действия электрического тока.
     
  2. Технологии электроэрозионной обработки
  3. С помощью ЭЭО проводятся операции:

• Прошивание. Электрод-инструмент углубляется в электрод-заготовку и образует отверстие постоянного сечения.

Прошивание отверстий является одной из распространенных операций. Методом ЭЭО возможно обрабатывать отверстия длиной до 20 диаметров, а используя трубчатый электрод-инструмент и до 40 диаметров. При вращении электрода-инструмента или обрабатываемой поверхности, или одновременно и инструмента, и заготовки, глубина отверстия может быть увеличена.

Также прошиванием обрабатывают узкие щели, пазы, окна, карманы и другие элементы, которые механическими методами обработать невозможно.

• Копирование. ЭЭО обработка, при которой форма детали повторяет форму инструмента. Таким методом обрабатывают объемные поверхности.

• Отрезание/вырезание.

• Сложноконтурная проволочная вырезка. Вырезку контурной детали можно сделать и путем прошивания, но для этого нужен электрод-инструмент, имеющий форму детали, что не отвечает требования экономичности.

При проволочной вырезке инструментом является тонкая проволока из меди, латуни, вольфрама. Диаметр проволоки от нескольких микрон до 0,5 мм. Проволока перематывается с катушки на катушку для обеспечения равномерности износа проволоки. Данный метод обеспечивает высокую точность обрабатываемой детали, плюс данный процесс полностью автоматизирован.

• Шлифование. Применяют для чистовой обработки труднообрабатываемых материалов и твердых сплавов.

• Доводка.

• Маркирование. Нанесение букв, цифр, логотипов высокого качества и не вызывает внутренние напряжения, деформации деталей, что имеет место при ударном маркировании.

• Упрочнение. Придание поверхности детали особых свойств. Этот процесс называют электроэрозионным легированием, его сущность заключается в перенесении материала электрода на заготовку. Данный процесс создает износоустойчивый упрочненный поверхностный слой детали.

• Другие виды операций.

Невозможно не подчеркнуть то, что электроэрозионная обработка металлов дает возможность получить поверхности самых разных конфигураций и геометрических форм при минимальных трудозатратах.

Электроэрозионная обработка металлов: режимы, методы, технология

Преимущества и недостатки электроэрозионной обработки

Такая обработка в ряде случаев является одним из самых экономически выгодных способов обработки изделий. Детали, изготовленные по такой технологии, отличаются высоким уровнем прочности и точностью исполнения. Преимуществами данного метода являются:

• Глубокая обработка заготовки. Глубина прошиваемого отверстия может достигать 40 диаметров.

• Подходит для задач, с которыми не справляются методы механической обработки, например, обработки закрытых полостей с фигурной поверхностью дна, малыми внутренними радиусами и т.д. Механическая обработки ограничена радиусом фрезы, в том время, как ЭЭО позволят получать радиус порядка 0,1мм. Изделия могут иметь совершенно различную форму.

• Обеспечивается высокая точность резки до 0,001 мм, и низкая шероховатость поверхности.

• Бесшумность.

• Экономное использование ресурсов. Малый износ инструментов и т.д.

  • • Применим для материалов любой плотности, таких как труднообрабатываемые материалы, твердые сплавы и другие очень прочные материалы.
  • • Не нуждается в промежуточных операциях, ЭЭО позволяет получать полностью готовую деталь.
  • • Однородная поверхность детали.
  • • Снижает риски деформации тонкостенных деталей, которая наблюдается при механической обработке.
  • Стоит отметить и то, что ЭЭО обладает также и рядом недостатков, а именно:
  • • Не высокая производительность.
  • • Высокое энергопотребление.
  • • ЭЭО применима только для электропроводящих материалов.

Не смотря на недостатки, электроэрозионная обработка обладает большим потенциалом, и широко применяется в промышленности. Например, для обработки глубоких полостей с малыми внутренними радиусами, узких пазов и многих других элементов применяется только электроэрозионная обработка.

Достоинства электроэрозионной обработки хорошо видны в ходе создания техоснастки и сопутствующих элементов: матрицы, пунсона, лекального шаблона, прессовой формы и других деталей из труднообрабатываемых материалов и твердых сплавов.

Электроэрозионная обработка металлов: режимы, методы, технология

Оборудование для электроэрозионной обработки

Этим устройством принято считать электроэрозионный станок. Он поможет создать фасонные полости и профильные пазы на изделиях из твердых материалов.

Касательно количества видов фасонных полостей и других элементов, которые сейчас уже применяются в различных отраслях промышленности, то следует отметить, что объемы их внушительные. И с развитием ЭЭО детали будут усложняться и дальше.

С этим связано и развитие оборудования совершенно в различных направлениях, например, обеспечения возможности обработки больших габаритных деталей, обработки под углом, параллельной обработки нескольких деталей (пакетом) и других возможностей, а также в направлении снижения энергопотребления, повышения производительности и т.д.
Автоматизация таких станков дает значительный эффект, так применение станков с ЧПУ, позволяет снизить трудоемкость обработки изделий.

Электроэрозионные станки обычно просты в использовании и обеспечивают их быструю переналадку.
 

Проектирование электроэрозионной обработки

Технологическая подготовка производства изделий на электроэрозионных станках связана с множеством задач, в том числе и с проектированием электродов-инструментов. Такие инструменты обычно имеют сложные поверхности и предназначены для обработки штампов и других деталей.

Чтобы создать такой электрод нужно спроектировать его 3d-модель, выпустить конструкторскую документацию и разработать технологический процесс изготовления электрода, а также разработать управляющую программу для его обработки на станке с ЧПУ. Данные задачи решаются с помощью автоматизированных CAD/CAM-систем.

Электроэрозионная обработка металлов: режимы, методы, технология

В случае проволочно-вырезной электроэрозионной обработки необходима подготовка соответствующих данных (чертежей, управляющих программ) для работы станка. Для этого используются специальные модули «Электроэрозионная обработка», которые уже стандартно входят в состав различных CAD/CAM-систем.

Электроэрозионная обработка металлов: режимы, методы, технология

Технологическая подготовка производства и проектирование операции электроэрозионной обработки является важным этапом, так как она применяется на дорогостоящих деталях и из дорогостоящих материалов, поэтому осуществляется высококвалифицированными специалистами.
 

Заключение

Технология электроэрозионной обработки широко развивается и стала одним из распространенных способов обработки материалов, она прочно вошла в жизнь современной промышленности.

Ее использование позволяет легче воплотить в жизнь более лучшие конструкторские решения при создании деталей, к которым предъявляются высокие требования надежности, жесткости, и изготавливаемых из твердых и труднообрабатываемых материалов. Данные детали в свою очередь совершенствуют различную технику.

Таким образом, результатом электроэрозионной обработки является деталь с самой разной и сложной конструкцией.

Источник: https://vys-tech.ru/2017/08/12/elektroerozionnaya-obrabotka/

Технология электроэрозионной обработки

Электроэрозионная обработка металлов — технология, которая заключается в том, что между электродом-инструментом и материалом заготовки возникает горение электрической дуги, проходящее с потерей вещества между катодом и анодом.

Меняя среду, окружающую канал разряда, полярность заготовки и длительность импульсов, можно добиться контролируемого разрушения заданной поверхности детали либо формирования на ней других поверхностей.

Происходит электрическая эрозия одного или другого электрода.

Все металлы и сплавы являются хорошими проводниками, поэтому при помощи данной технологии стали доступны: электроэрозионная резка проволокой, сверление, упрочнение поверхности, тонкая шлифовка, прошивка, наращивание поверхности и копирование.

Виды электроэрозионной обработки

Электроэрозионная обработка металлов: режимы, методы, технология

Электроэрозионную обработку (сокращенно ЭЭО) можно разделить на следующие виды:

  • электроискровая;
  • электроимпульсная;
  • электроконтактная;
  • высокочастотная.

При электроискровой обработке на анод-заготовку подается положительный заряд тока, а на другой электрод-инструмент — отрицательный, он является катодом. Среду, окружающую канал разряда между катодом и анодом, заполняют специальной диэлектрической жидкостью. Генератор импульсов регулирует продолжительность, а изменение емкости конденсатора управляется мощностью импульса.

Электроэрозионная резка проволокой — технология, при которой используются материалы, обладающие высокой эрозионной стойкостью.

Управляя величиной энергии импульса, можно добиться более высокой производительности или чистоты обрабатываемой поверхности.

Предварительная обработка происходит на жестких и средних режимах, а чистовая — на мягком и сверхмягком режиме, что позволяет добиться высокой точности заданных параметров воздействия. На видео показана технология:

Принцип электроимпульсной обработки заключается в том, что на обрабатываемую деталь подают отрицательный заряд тока с длительностью импульса свыше 0,001 с.

Читайте также:  Литье по газифицируемым моделям: технология, преимущества

Деталь обрабатывается ионным потоком при температуре горения дуги более +5000°C, что гораздо выше температуры кипения металлов.

Скорость обработки детали возрастает многократно, но качество обрабатываемых поверхностей гораздо хуже, чем при электроискровом воздействии.

Реализация разных видов электроэрозии в станках универсального типа позволяет выполнять большой объем работ с разными исходными заданиями.

Специализированные и универсальные электроэрозионные станки позволяют изготавливать сита и сетки с размером ячеек от 0,15 до 2 мм и толщиной заготовки 2 мм с высоким уровнем производительности.

Производят прошивку отверстий, щелей и технологических полостей в металлах и сплавах толщиной до 100 мм, а также электроэрозионную шлифовку поверхностей.

Электроэрозионное упрочнение верхнего слоя металла (легирование) одним станком является важным направлением производства износостойких режущих инструментов и примером реализации электроимпульсной технологии вместо традиционной металлургии.

Электроконтактная обработка позволяет эффективно обрабатывать детали, выполненные из сверхтвердых сплавов, чугуна и титана.

С ее помощью можно производить шлифовку, прошивку фасонных отверстий, выполнять работы по чистовой резке и фрезеровке внутренних полостей.

Принцип работы станков

Электроэрозионная обработка материалов выполняется с использованием особого оборудования.

Рядом с помещенной в станок деталью устанавливается специализированный инструмент — электрод, который может иметь вид бесконечного проводника (проволочная электроэрозионная резка) или заданную форму для прошивки фасонных отверстий и окон. Обрабатываемая деталь и инструмент подключаются к источнику питания.

Комплекс деталь-инструмент помещают в ванну с жидкой диэлектрической рабочей средой или обеспечивают подачу жидкого диэлектрика в искровой рабочий промежуток между инструментом и деталью. При включении силовой части станка между ними появляется разность потенциалов, что приводит к возникновению направленного электрического разряда.

При пробивании слоя диэлектрической жидкости происходит электрическая эрозия материала. Продукты эрозии из межэлектродного промежутка удаляются принудительной подачей диэлектрической жидкости или устраняются при ее естественной циркуляции и оседают на дне ванны.

Существует разница между электроискровой технологией и режимом электроимпульсной обработки материала.

Электроимпульсный режим подразумевает наличие шагового генератора, который обеспечивает периодические разряды высокого напряжения импульсного типа. В период прохождения импульса происходит испарение и плавление материала проводника.

Меняя параметры продолжительности и мощности одного импульса, можно регулировать скорость и глубину обработки, а также полярность проводников.

Электроэрозионная обработка металлов: режимы, методы, технология

Возможности оборудования

Применение электроэрозионного оборудования является более эффективным, чем механические традиционные виды обработки материалов. Широкие возможности прецизионной обработки сверхтвердых сплавов и высокая вариативность инструментов позволяют изготавливать детали на уровне качества и сложности, недоступном для традиционных механических станков.

Электроэрозионные станки позволяют производить обработку деталей с минимальными внутренними радиусами, изготавливать высокоточные штампы без дальнейшей чистовой подгонки. Исчезла необходимость проводить промежуточные операции по термообработке заготовки, оборудование позволяет осуществлять подгонку и притирку сопряженных деталей.

Электроэрозионная резка проволокой позволяет производить разделение металлов высокой прочности и сложных контуров эффективнее, чем механические станки. Скорость обработки, параллельность линий реза по всей глубине обрабатываемой заготовки и высокая точность линии кромок делают электроэрозионные установки незаменимыми в работе со сверхтвердыми материалами.

Станки с ЧПУ обеспечивают высокую точность, скорость и производительность. Электроискровое упрочнение дает возможность увеличить твердость обрабатываемой поверхности детали, тем самым позволяет существенно повысить ее износостойкость уже после формирования и обработки.

Электроэрозионная обработка металлов: режимы, методы, технология

Электроэрозионная резка металла

Метод электроэрозионной резки металла (ЭЭР) позволяет выполнять обработку заготовки с более высокой скоростью, чем метод электроэрозионной контурной прошивки, т. к.

площадь обрабатываемой поверхности в единицу времени ограничена диаметром проволоки или единичного электрода инструмента.

Электроэрозионная резка не требует использования черновых и чистовых контуров-электродов, а сразу вырезает требуемый контур детали.

Электрод-проволока изготавливается из металлов и сплавов с высокой эрозионной стойкостью (латунь, вольфрам) и в процессе работы при постоянной протяжке через искровой промежуток имеет минимальный износ и постоянный диаметр. Это позволяет добиться сверхвысокой точности обработки изделия. Данный метод дает возможность проводить чистовую шлифовку деталей независимо от формы, размеров и шероховатости обрабатываемой поверхности.

Электроэрозионная резка позволяет изменять размеры металлической заготовки без нарушения ее физических свойств, что существенно увеличивает технологическую вариативность производства. Появляется возможность расширить спектр используемых металлов, материалов и сплавов в технологической линейке производства.

Электроэрозионная резка проволокой чаще всего применяется на крупных промышленных предприятиях для производства высокоточных серийных деталей, поскольку позволяет придать заготовке сложный контур и производить вырезку конических отверстий с углами до 30° при высоте обрабатываемой заготовки до 400 мм. Несомненным преимуществом данного вида обработки является тот факт, что после окончания резки деталь не требует дополнительной шлифовки, а это существенно влияет на себестоимость и скорость полного цикла изготовления.

По этой же схеме осуществляется резка заготовок с малой толщиной и различной степенью обработки поверхности металлов, т. к. воздействие электрического разряда при резке не деформирует обрабатываемую поверхность.

Электроэрозионная резка нашла широкое применение в производстве ювелирных изделий.

Технология ЭЭО позволяет также поместить нужную информацию или рисунок на тонкую заготовку без ее деформации, при этом возможно нанесение не только на металл, но и на другие виды токопроводящих материалов.

Самодельные станки

Изготовить станки для электроэрозионной обработки своими руками — трудоемкая задача. Главной сложностью станет обеспечение точности действий и получение достаточной мощности искрового разряда.

Чаще всего самодельные станки — это установки для маркировки или маломощные устройства, с помощью которых выполняется электроэрозионная резка проволокой.

Встречаются и прошивные станки для обработки заготовок из различных металлов небольшой толщины.

Добиться при работе на самодельных электроэрозионных станках такой же точности и производительности, как на установках, произведенных промышленным путем, — задача недостижимая. Для самодельного станка прежде всего нужен искровой генератор. Это самый сложный элемент, который придется сделать самостоятельно.

Чтобы аккумулировать большое количество энергии за короткий отрезок времени и выдать ее с фиксированной длительностью импульса, необходимы знания и умения далеко не рядового уровня.

Потребуется найти достаточное количество конденсаторов большой емкости; молибденовую, вольфрамовую или латунную проволоку; обеспечить систему протяжки через искровой промежуток с нужным натяжением и скоростью; синхронизировать ее подачу и намотку на барабаны; обеспечить приток диэлектрической жидкости (подойдет дистиллированная вода или масло), ее сбор и рециркуляцию.

Как результат, скорее всего, получившийся станок утратит все преимущества ЭЭО-технологии, и ленточная пила, хороший электролобзик или гравер справится с работой гораздо лучше и быстрее.

Преимущества данного вида обработки

Электроэрозионная обработка обеспечивает множество преимуществ.

Она позволяет производить сложную обработку любых токопроводящих заготовок, включая твердые кристаллы, высокопрочные сплавы, чугуны и различные металлы, не нарушая при этом физико-химических свойств материалов и игнорируя их твердость, хрупкость и вязкость.

Процесс исключает силовое воздействие на поверхность, что позволяет обрабатывать хрупкие и тонкостенные детали. Исключается использование инструментов и абразивов, превосходящих по твердости обрабатываемый материал.

Существует возможность проводить работы с большой деталью без помещения ее в специальный станок. Достаточно локализовать место работы на поверхности детали. Допускается использование одного и того же электрода-инструмента как для черновой, так и для чистовой обработки детали.

Данная технология дала возможность проводить электроэрозионную резку заготовки одновременно по двум координатам с большой точностью и высокой чистотой поверхности. Она позволяет обрабатывать внутренние технологические полости (при изготовлении резьбы) в тугоплавких материалах высокой прочности.

Электроэрозионная обработка металлов: режимы, методы, технология

Электроискровой метод нанесения покрытий позволяет произвести упрочнение поверхности детали на существенную глубину. Метод электроэрозионной маркировки дает возможность нанести изображения на любые токопроводящие поверхности заготовки, в том числе имеющие малую толщину. Процесс выполняется без деформации детали, т. к. происходит пробой на фиксированную глубину материала.

Источник: https://alsver.ru/rezka/elektroerozionnaya-obrabotka-metallov

электроэрозионная обработка

Неопубликованная запись

   Электроэрозионная обработка обеспечивает высокую точность формообразования и получения заданных размеров, а также высокую воспроиз¬водимость качества изготовления.

Поскольку можно обрабатывать заготовки после их термообработки, устраняется коробление деталей. Отпадают также операции по удалению заусенцев.

   Широкие возможности формообразования при электроэрозионной обработке нередко позволяют получить решения, недостижимые при других технологических процессах или осуществимые лишь с очень большими затратами.

Электроэрозионная обработка металлов: режимы, методы, технология

Развитие технологии электроэрозионной обработки

Появление мощных планарных транзисторов привело к созданию в 1960-65 годах статических импульсных генераторов, обеспечивших более высокие скорости съема, малый износ электрода-инструмента, увеличение площади обработки.

Выпуск микросхем и устройств ЧПУ обусловило в 1965-1975 гг.

разработку вырезанных ЭС с ЧПУ типа CNC и копировально-прошивочных ЭС с программно-управляемой планетарной обработкой, которые обеспечивают, так называемую конусную обработку матриц и пресс-форм.

Влияние CNC на развитие электроэрозионной обработки было поистине революционным. Освоение выпуска микропроцессоров позволило в 1975-1985 гг.

создать полностью программируемые электроэрозионных станков с диалоговым программированием, автоматической сменой фасонных электрода-инструмента и автоматической заправкой проволочного ЭИ, которые обеспечивают гибкость применения и обладают программируемой автономией.

Наконец, появление микросхем запоминающих устройств с большим объемом памяти обеспечило возможность разработки с 1985 г.

обрабатывающих центров (многоцелевых станков) и ГПС для электроэрозионной обработки, встраиваемых в интегрированные производственные системы с управлением. До 1984 г.

выпуск копировально-прошивочных электроэрозионных станков превосходил выпуск вырезных станков, однако в последние годы фокус исследований, разработок и маркетинга сместился в область последних.

За последние 5-7 лет технологические характеристики электроэрозионных станков улучшились революционно. В первую очередь это относится к вырезным станкам с проволочным электродом-инструментом.

В настоящем разделе рассмотрены достижения в области важнейших тех-нологических характеристик: производительности, шероховатости обработанной поверхности и точности обработки, а также новые возможности формообразовании при электроэрозионной обработке, достигнутые благодаря многокоординатному управлению, и высокоскоростной обработке отверстий и стержней малого и сверхмалого диаметров.

Производительность электроэрозионной обработки

Стремительную динамику увеличения скорости вырезания проиллюстрируем на примере станков японских фирм, лидирующих в этой области. Численные данные в этом разделе относятся к обработке заготовок из инструментальных сталей, удельный вес которых в номенклатуре обрабатываемых на вырезных электроэрозионных станках деталей доминирует.

Читайте также:  Полигональное моделирование: технология, виды, методики

Скорость вырезания на вырезных станках фирмы Джапакс увеличилась за десятилетие с 20 до 300 мм3/мин, на станках фирмы Мицубиси с 70 до 250 мм^/мин, на станках фирмы Хитати с 60 до 300 мм^/мин.

На увеличение скорости электроэрозионного вырезания проволочным электрод-инструментом влияют следующие основные факторы: параметры импульсов разрядного тока, условия подвода рабочей жидкости и характеристики ее потока, материал и качество электрод-инструмента, способ защиты проволоки от обрывов.

При вырезании проволочным ЭИ (диаметр 0,05.. .0,3 мм) используют импульсы микросекундного диапазона и прямую полярность включения электродов (деталь-анод). Эта длительность обусловлена тем, что через несколько наносекунд после пробоя ионный компонент разрядного тока увеличивается во времени по экспоненте, резко увеличивая вероятность обрыва проволоки.

Точность электроэрозионной обработки

Точность обработки зависит от множества факторов и характеристик.

К одной группе относятся характеристики станка: жесткость конструкции, точность и повторяемость позиционирования по различным осям, динамические характеристики приводов, определяющие точность управления контурной обработкой, уровень температурных деформаций, стабильность параметров импульсов генератора, устойчивость устройства ЧПУ к помехам, особенно от разрядов, чувствительность и качество серворегулирования, параметры рабочей жидкости й т.д. и т.п.

К другой группе относятся технологические характеристики и приемы, а также обстоятельства, зависящие от человека.

Как указывалось в технологических инструкциях фирмы AGIE, 'точность создается не приборами, а человеком, который понимает свое дело и способен измерять, наблюдать, думать и все время учиться'.

Чрезвычайно важны тщательность и умение оператора, технолога и программиста, влияние окружающей среды на станок и обслуживающий персонал (колебания температуры, колебания напряжения питающей сети, атмосфера помещения, освещение, шум и др.), материал и способ термообработки заготовки и т.д.

Допускаемая максимальная высота неровностей Rmax .поверхности не должна превышать половины поля допуска, а допускаемая неточность измерения не должна быть более 1/5 поля допуска. Таким образом, точность обработки прямо зависит от величины шероховатости обработанной поверхности.

Проиллюстрируем связь точности вырезания контура проволочным ЭИ с шероховатостью поверхности по режимам многопроходной обработки, приведенным в работе [14].

После первого реза с шероховатостью поверхности 18-20 мкм Rmax точность контура составила ±0,02 мм, после второго прохода с шероховатостью поверхности 8-10 мкм Rmax точность составила *±0,01 мм, после третьего прохода с шероховатостью 5—6 мкм Rmax точность достигла ± 0,007 Мм, после четвертого прохода с шероховатостью 2-3 мкм Rmax была получена точность ±0,005 мм.

Для повышения точности обработки конструкции современных электроэрозионных станков создаЭлектроэрозионная обработка металлов: режимы, методы, технологияют на основе моделирования жесткости, вибрационной стойкости и температурных деформаций во времени. Например, в станках фирмы Мицубиси используется обдув Станины и колонны, что повышает точность шариковых винтов и сохранение ее в течение длительного времени. Нагнетаемый воздух фильтруется, чтобы исключить абразивный износ винтов от пыли.

В станках фирмы Фанук (Япония) при компенсации с помощью устройства ЧПУ шаговой ошибки винтов суммарная ошибка позиционирования на 300 мм хода составляет 1- 1,5 мкм, при этом повторяемость отработки перемещений составляет 1 мкм , За 4 часа работы станка рабочая жидкость нагревается с 26 до 40°С, при этом точность позиционирования изменяется на 300 мм хода на 45 мкм. При стабилизации температуры рабочей жидкости (суммарный нагрев не превышает 1~С) точность позиционирования составила через 4 часа работы станка 2 Мкм на 300 мм хода. 

Обработка отверстий и стержней малых размеров

В процессе электроэрозионной обработки отсутствуют механические силы, характерные для обработки резанием, что позволяет использовать маложесткий инструмент для изготовления отверстий, пазов, канавок и т.п. или обрабатывать маложесткие детали типа плоских пружин, мембран, стержней малых размеров.

Последнее время электроэрозионной обработки отверстий малого диаметра шире используется при перфорации турбинных лопаток для их охлаждения, прошивки микроотверстий в фильерах для химической, кабельной промышленности, изготовления начальных отверстий в заготовках, подлежащих обработке на вырезных электроэрозионных станках, а также отверстий в деталях из поликристаллического алмаза и композиционного материала.

Технологические возможности и характеристики современных вырезных станков

Области применения вырезных электроэрозионных станков с проволочным электрод-инструментом, по данным фирмы Мицубиси, можно охарактеризовать следующим образом:

  1. Штампы с двух координатными профилями — Детали вырубных штампов, штампов для прессования металлокерамики, вытяжные штампы, экструзионные матрицы 
  2. Штампы с трехкоординатными профилями — Вырубные штампы пресс- форм для пластмассовых деталей 
  3. Электроды-инструменты для копировально-прошивочных станков — ЭИ для сквозного прошивания, ЭИ для обработки полостей, ЭИ для обработки конусных полостей. 
  4. Опытные детали и партии — Изготовление прототипов, кулачков, небольших партий деталей, деталей из специальных материалов 
  5. Профили и шаблоны — Различные шаблонные плиты, копиры для копировальных станков 
  6. Трудновыполнимая обработка — Фильеры для синтетического волокна, щели специальной формы, стандартные разрезы.

Возможности формообразования и применение вырезных станков расширены путем получения линейчатых профилей с отличающимися по форме контурами верхнего и нижнего торца детали. Это позволяет изготавливать пресс-формы для деталей с трехмерными профилями. Такие профили имеют крыльчатки вентиляторов, решетчатые элементы фильтров, лопатки турбин, жидкостные сопла и другие детали, которые успешно изготавливаются на современных вырезных станках

С использованием сменных плит-спутников стало возможным изготавливать детали основного производства, например, автомобильные детали с наклонными поверхностями, детали приборов и т.п.

Устройства для автоматической заправки проволоки позволяют эффективноЭлектроэрозионная обработка металлов: режимы, методы, технология изготавливать штампы последовательного действия, сетки с фигурными ячейками, штампы для микро двигателей и т.п. В упомянутой работе приведен пример изготовления сетки, имеющей 61 шестиугольную ячейку, каждая размером 3,5 мм (диаметр начальных отверстий 2 мм, обработка осуществлена в несколько проходов).

Другой пример относится к микрообработке — изготовление фильеры для волокна вольфрамовой проволокой диаметром 0,2 мм: центральное отверстие имеет диаметр 0,2 мм, ширина трех пазов, симметрично расходящихся из центрального отверстия, 0,035 мм, на концах пазов отверстия диаметром 0,1 ММ. Шероховатость обработанной поверхности ~ 0,12 мкм Ra.

Новейшие технологические возможности современных электроэрозионных станков могут быть охарактеризованы следующим образом: точность обработки с применением многопроходной обработки достигает 2 мкм; максимальная скорость вырезания по стали достигает 260 ммЗ/МИц при толщине детали 40-70.

мм, однако практически' используемая производительность составляет 100-150 мм/мин; максимальная толщина обрабатываемых заготовок достигает 400 мм; углы обработки наклонной проволокой увеличены до 30° (необходимы, например, при изготовлении фасонных твердосплавных резцов, экструзионных матриц и т.п.)

ВЫВОДЫ

  1. Скорость вырезания стальных деталей на вырезных станках с проволочным ЭИ увеличилась многократно, составляя 250-320 мм^/мин, для чего амплитуда и фронты импульсов разрядного тока достигают соответственно 500… 1000 А и 500… 1000 А/мкс. Скорость съема на копировально-прошивочных станках может быть увеличена дополнительно в 1,5-2 раза путем автоматического регулирования рабочего тока в зависимости от текушей площади обработки, контурной обработки с ЧПУ электродами простой формы, использования рабочей жидкости на водной основе взамен углеродсодержащей, применения интенсивного отсоса продуктов обработки из межэлектродной полости.
  2. Шероховатость обработанной поверхности достигает на копировально-прошивочных операциях 0,04-0,2 мкм Ra* при этом площадь обработки ограничена эффектом межэлектродной емкости. Производительность финишных операций может быть многократно увеличена путем введения в рабочую жидкость порошков кремния, графита или алюминия.При вырезании проволочным электрод-инструментом и применении высокочастотных (до 10 МГЦ) импульсов переменной полярности достигается шероховатость поверхности 0,04-0,08 мкм Ra. 
  3. Точность вырезания проволочным электрод-инструментом увеличена в среднем до ±5 мкм и может достигать ±2 мкм, при этом необходимо применять многопроходную обработку. Коррекция кинематических погрешностей винтов и подача электродов может осуществляться с дискретностью 0,1 мкм.Точность изготовления острых кромок на копировально-прошивочных операциях увеличена путем снижения износа медных ЭИ до 0,1…0,01% вплоть до чистовых режимов. 
  4. Благодаря одновременному программному управлению по нескольким координатам в копировально-прошивочных станках можно получать полости сложной формы с помощью электрод-инструмент простой формы, а в вырезных станках наклонным проволочным электрод-инструмент можно получать трехмерные линейчатые профили, в том числе с различными по форме контурами верхнего и нижнего торцов детали.
  5. С помощью прокачки с высоким давлением через трубчатые электрод-инструменты увеличена многократно (до 40 мм/мин по стали) скорость прошивания отверстий диаметром 0,3-3,0 мм, а отношение глубины отверстия к диаметру достигает 100.
  6. Схемотехника современных генераторов импульсов ориентирована на применение мощных полевых транзисторов в схемах без токоограничивающих сопротивлений (для увеличения амплитуды тока и КПД) с использованием микропроцессорного управления.
  7. Электроэрозионная обработка металлов: режимы, методы, технологияДля использования электроэрозионных станков в малолюдной технологии они оснащаются роботизированными устройствами автоматической смены электрод-инструмента и загрузки деталей на плитах-спутниках, устройствами для автоматической смены и заправки проволочного электрод-инструмент, изготовления начальных отверстий и удаления вырезанных частей.
  8. С использованием банков данных из технологических рекомендаций ведущие фирмы разработали программное обеспечение, позволяющее автоматизировать технологию обработки на основе минимально необходимой информации (материалы заготовки и электрод-инструмент, геометрические характеристики обрабатываемых профилей, требуемая шероховатость поверхности).
  9. В конструкциях электроэрозионных станков, проектируемых с использованием моделирования на ЭВМ, для базовых деталей все шире применяется синтетический гранит и керамика, обладающие малым коэффициентом теплового расширения и высокой коррозионной стойкостью. В сервоприводах наряду с круговыми используются линейные фотоимпульсные датчики положения и стали применять двигатели переменного тока с цифровым управлением, обеспечивающие высокие динамические свойства.
  10. Автоматизированное программирование осуществляют не только на рабочем месте программиста, но и непосредственно на станке (в диалоговом режиме) без прерывания процесса обработки электроэрозионные станки ряда фирм имеют возможность управления от ЭВМ верхнего уровня.
  11. Электроэрозионные станки оснащаются для повышения надежности и точности обработки устройствами адаптивной защиты и управления, использующими результаты теоретических и экспериментальных работ по исследованию процесса обработки, характеристик разрядов и состава импульсов.

Источник: https://hitechmetal.ru/publications/eliektroerozionnaia_obrabotka

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector